都市および都市間電気輸送はどのようにしてエネルギーを得るのですか?

都市および都市間の電気輸送は、現代人にとって日常生活の身近な属性となっています。私たちは、この輸送手段がどのようにして食料を得るのかについて考えるのをやめて久しいです。車にはガソリンが充填され、自転車は自転車に乗る人がペダルをこぐことは誰もが知っています。しかし、路面電車、トロリーバス、モノレール列車、地下鉄、電車、電気機関車などの電気式旅客輸送はどのようにして供給されているのでしょうか?駆動エネルギーはどこからどのように供給されているのでしょうか？では、それについて話しましょう。

トラム

昔は、公共送電網がまだ十分に発達していなかったので、新しい路面電車にはそれぞれ独自の発電所を設置する必要がありました。 21 世紀では、路面電車ネットワークの電力は汎用ネットワークから供給されます。

電力は比較的低電圧の直流 (550 V) によって供給されますが、これは長距離伝送には不経済です。このため、変電所は路面電車の路線の近くに設置され、そこで高電圧網からの交流が路面電車の連絡網用の直流 (電圧 600 V) に変換されます。トラムとトロリーバスの両方が運行されている都市では、これらの交通手段は一般に全体的なエネルギーの節約になります。

旧ソ連の領土では、路面電車とトロリーバスの架線に電力を供給するための 2 つの方式、すなわち集中方式と分散方式があります。まず最初に登場したのは集中型です。その中では、いくつかの変換ユニットを備えた大型の変電所が、隣接するすべての路線、またはそこから最大 2 キロメートル離れたところにある路線にサービスを提供していました。このタイプの変電所は現在、路面電車 (トロリー) の路線が密集している地域に設置されています。

分散型システムは 60 年代以降に形成され始め、路面電車、トロリーバス、地下鉄が、たとえば高速道路沿いの市内中心部から市の遠隔地などに出現し始めました。

ここでは、線路の最大 2 つのセクションに電力を供給できる 1 つまたは 2 つのコンバータ ユニットを備えた低電力主変電所が線路の 1 ～ 2 キロメートルごとに設置され、各端のセクションは隣接する変電所から電力を供給できます。

したがって、電力セクションが短いため、エネルギー損失は小さくなります。また、変電所の 1 つで障害が発生した場合でも、線路セクションには隣接する変電所から電力が供給され続けます。

路面電車と直流線は、車両の屋根にあるパンタグラフを介して接続されます。これは、パンタグラフ、セミパンタグラフ、バー、または円弧のいずれかになります。路面電車の架線は通常、レールよりも吊り下げやすいです。ブームを使用する場合、エアスイッチはトロリーブームのように配置されます。電流は通常、レールを通ってグランドに流れます。

トロリーバス

トロリーバスでは、連絡網はセクション碍子によって分離されたセグメントに分割され、それぞれのセグメントが給電線 (架空または地下) によって牽引変電所に接続されます。これにより、障害が発生した場合に修理のために個々のセクションのスイッチを簡単にオフにすることができます。電源ケーブルに障害が発生した場合、絶縁体にジャンパーを取り付けて、影響を受けるセクションに隣接するセクションから電力を供給することができます（ただし、これは問題のあるセクションです）。異常モードは電源過負荷の危険性を伴います）。

主変電所は、高圧交流を 6 kV から 10 kV に下げ、電圧 600 ボルトの直流に変換します。規格によれば、ネットワークのどの点でも電圧降下は 15% を超えてはなりません。

トロリーバスは路面電車とは連絡網が異なります。ここでは 2 線式であり、グランドは電流の排出に使用されないため、このネットワークはより複雑になります。導体は互いに短い距離に配置されているため、トロリーバス網同士や路面電車網との交差点では絶縁するだけでなく、接近や短絡に対する特に慎重な保護が必要です。

したがって、交差点には特別な手段が設置され、交差点には矢印が設置されています。さらに、ある程度の調整可能な電圧が維持されるため、風によるワイヤの重なりが防止されます。これが、トロリーバスの動力供給にロッドが使用される理由です。他の装置ではこれらの要件をすべて満たすことはできません。

トロリーバスのブームは架線の品質に敏感で、架線に欠陥があるとブームのジャンプにつながる可能性があります。ロッドの取り付け点での破壊角度が4°を超えてはいけないという基準があり、12°を超える角度で回転する場合は、湾曲したホルダーが取り付けられます。スライディングシューはワイヤー上を走行し、トロリーでは回転できないため、ここでは矢印が必要です。

単線

モノレール列車は最近、ラスベガス、モスクワ、トロントなど、世界中の多くの都市で運行されています。遊園地や動物園などで見かけることができ、モノレールは地元の観光や、もちろん都市や郊外の通信にも使用されています。

このような列車の車輪は鋳鉄ではなく、鋳鉄です。車輪は単にモノレール列車をコンクリート桁、つまり電源の線路と線路 (電車レール) が設置されているレールに沿って案内するだけです。

一部のモノレールは、人が馬の上に座るのと同じように、レールの上にモノレールを置くように設計されています。一部のモノレールは下の梁から吊り下げられており、ポールについた巨大なランタンに似ています。もちろん、モノレールは従来の鉄道よりもコンパクトですが、建設費は高くなります。

一部のモノレールには、車輪だけでなく、磁場に基づいた追加のサポートが付いています。たとえば、モスクワのモノレールは、電磁石によって作られた磁気クッションの上を正確に走行します。車両には電磁石があり、誘導ビームのキャンバスには永久磁石があります。

可動部の電磁石の電流の方向に応じて、同じ名前の磁極の反発原理に従ってモノレール列車が前進または後進します。これがリニア電気モーターの仕組みです。

ゴム車輪に加えて、モノレール列車には、プラス、マイナス、アースの 3 つの通電要素で構成される接触レールもあります。モノレール リニア モーターの供給電圧は一定で、600 ボルトに等しくなります。

地下

地下鉄の電車は直流ネットワークから電力を受け取ります。通常、電圧は 750 ～ 900 ボルトの第 3 (連絡) レールからです。変電所では、整流器を使用して交流から直流が得られます。

列車と電車レールの接触は、可動集電装置を介して行われます。連絡バスは線路の右側にあります。集電装置 (いわゆる「パンタグラフ」) は車両の台車上にあり、下から連絡バスに押し付けられます。プラスは軌道上、マイナスは線路上です。

電源電流に加えて、線路レールに沿って微弱な「信号」電流が流れます。これは信号機の遮断と自動切り替えに必要です。また、線路は、信号機やその区間の地下鉄列車の許容速度に関する情報を運転室に送信します。

電気機関車

電気機関車は、主電動機を動力源とする機関車です。電気機関車のエンジンは、連絡網を介して変電所から電力を受け取ります。

電気機関車の電気部分には、通常、主電動機だけでなく、電圧変換器、電動機をネットワークに接続する装置なども含まれます。現在の電気機関車の機器は屋根またはカバー上にあり、電気機器を連絡網に接続するように設計されています。

架空線からの電流の収集は屋根上のパンタグラフによって行われ、その後、電流はバスバーとブッシュを介して電気機器に供給されます。電気機関車の屋根には、空気スイッチ、電流タイプのスイッチ、パンタグラフの故障時にネットワークから切断するための断路器などの開閉装置もあります。バスを介して、電流は主入力、変換および調整装置、主電動機およびその他の機械に供給され、次に車輪部品に供給され、それらを通ってレールを経て地面に供給されます。

電気機関車の牽引力と速度の調整は、モーターの電機子の電圧を変更すること、コレクターモーターの励磁係数を変更すること、または非同期モーターの供給電流の周波数と電圧を調整することによって実現されます。

電圧調整はいくつかの方法で行われます。当初、直流電気機関車ではすべてのモーターが直列に接続されており、8 軸電気機関車の 1 つのモーターの電圧は 375 V、架線電圧は 3 kV です。

トラクション モーターのグループは、直列接続から直並列 (4 つのモーターの 2 つのグループが直列に接続され、各モーターの電圧は 750 V) または並列 (2 つのモーターの 4 つのグループが直列に接続され、その後、 1 つのモーターのこの電圧 - 1500 V)。また、モーターの中間電圧を得るために、加減抵抗器のグループが回路に追加されます。これにより、電圧を 40 ～ 60 V のステップで調整できるようになります。ただし、これにより、回路内の加減抵抗器の電気の一部が失われます。熱の形。

電気機関車内の電力変換器は、電流の種類を変更し、架線電圧を電気機関車の主電動機、補機、その他の回路の要件を満たす必要な値に下げるために必要です。変換はボード上で直接行われます。

交流電気機関車では、入力高電圧を低減するための主変圧器のほか、交流から直流を得るために整流器と平滑リアクトルが設けられています。補助機械に電力を供給するために、静的電圧および電流コンバータを取り付けることができます。両方のタイプの電流を非同期駆動する電気機関車では、主電動機に供給される直流電流を調整された電圧と周波数の交流電流に変換する主用インバータが使用されます。

電車

古典的な形式の電車または電気列車は、パンタグラフの助けを借りてトロリ線またはトロリレールを介して電力を受け取ります。電気機関車とは異なり、電車の集電装置は動力車とトレーラーの両方に設置されています。

牽引される車両に電流が供給される場合、車両には特別なケーブルを通じて電力が供給されます。集電装置は通常上部にあり、トロリ線からパンタグラフの形の集電装置（路面電車と同様）によって運ばれます。

通常、集電は単相ですが、電車が複数の電線や電車レールと個別に接触するように特別な設計のパンタグラフを使用する場合（地下鉄の場合）、三相もあります。

電車の電気設備は、電流の種類（直流、交流、二系統電車がある）、主電動機の種類（集電式か非同期式か）、電気ブレーキの有無などによって異なります。

原則として、電車の電気設備は電気機関車の電気設備と同様です。ただし、ほとんどの電車の模型では、車内の乗客スペースを増やすために車体の下や屋根上に設置されています。電車のエンジンの駆動原理は電気機関車とほぼ同じです。